高中化學(xué)人教版 (2019)必修第二冊第二節(jié) 氮及其化合物精品導(dǎo)學(xué)案及答案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

知識(shí)精講
知識(shí)點(diǎn)01 氮?dú)馀c氮的固定
1．氮元素
（1）結(jié)構(gòu)
①在元素周期表中的位置：第____周期、第____族
②氮原子結(jié)構(gòu)示意圖：________________
③構(gòu)成物質(zhì)：一般通過________與其他原子相互結(jié)合構(gòu)成物質(zhì)。
（2）自然存在：主要以________的形式存在于空氣中。
2．氮?dú)?br>（1）結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)式為________，電子式為________。
（2）物理性質(zhì)：____色、____味、____溶于水，密度與空氣相近，約占空氣體積的____。
（3）化學(xué)性質(zhì)
①穩(wěn)定性：通常情況下很穩(wěn)定，難與其他物質(zhì)反應(yīng)，原因是氮氮三鍵鍵能很大。
②與氫氣反應(yīng)：____________________
③與氧氣反應(yīng)：____________________
④與金屬鎂反應(yīng)：____________________
3．氮的固定
（1）含義：將大氣中________的氮轉(zhuǎn)化為____________的過程叫做氮的固定。
（2）分類：
【即學(xué)即練1】下列敘述與氮的固定無關(guān)的是（）。
A．工業(yè)合成氨
B．工業(yè)上將氨轉(zhuǎn)化為硝酸和其他含氮化合物
C．豆科植物的根瘤菌把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮化合物
D．電閃雷鳴的雨天，空氣中的氮?dú)鈺?huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)并最終轉(zhuǎn)化為硝酸鹽被植物吸收
知識(shí)點(diǎn)02 NO和NO2的性質(zhì)
1．物理性質(zhì)及毒性
（1）一氧化氮：____色____味氣體，密度比空氣____，____溶于水，____毒。
（2）二氧化氮：____色氣體，有________氣味，密度比空氣____，易液化，____溶于水，____毒。
2．化學(xué)性質(zhì)
（1）實(shí)驗(yàn)探究
（2）NO和NO2的相互轉(zhuǎn)化
①NO→NO2化學(xué)方程式：___________________________
②NO2→NO化學(xué)方程式：_____________________________________________
（3）對工業(yè)生產(chǎn)硝酸的啟示：向吸收后的廢氣中再通入適量的_________，充分利用原料，并能減少NO的排放以保護(hù)環(huán)境。
【即學(xué)即練2】下列關(guān)于NO的說法中，正確的是（）。
A．紅棕色氣體
B．可用排空氣法收集
C．可用排水法收集
D．相同狀況下，密度比空氣的小
能力拓展
考法01 氮氧化物的性質(zhì)及應(yīng)用
【典例1】已知：Cu+4HNO3（濃）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O。某學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)習(xí)小組為探究二氧化氮的性質(zhì)，按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請回答下列問題：
（1）裝置甲中盛放濃硝酸的儀器A的名稱是__________________。
（2）實(shí)驗(yàn)過程中，裝置乙、丙中出現(xiàn)的現(xiàn)象分別是：______、______；裝置丙中的試管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________________________。
（3）為了探究NO的還原性，可以在裝置丁的導(dǎo)氣管C中通入一種氣體，通入的這種氣體的名稱是________。
（4）為了探究NO2的氧化性，取下裝置丙中的試管D，在其中滴加FeSO4溶液，溶液變?yōu)開_____色，為了證明鐵元素在該反應(yīng)中的產(chǎn)物，可以再在溶液中滴加KSCN溶液，溶液變?yōu)開_____色。
【知識(shí)拓展】氮氧化物的性質(zhì)
1．NO和NO2性質(zhì)的對比
2．二氧化氮與溴蒸氣的鑒別方法
（1）水溶法：分別向盛有二氧化氮和溴蒸氣的集氣瓶中倒入適量的蒸餾水，振蕩集氣瓶使氣體溶解，觀察現(xiàn)象。若集氣瓶中形成了無色溶液，被溶解的氣體為NO2。若集氣瓶中形成了橙色溶液，被溶解的氣體為溴蒸氣。
（2）硝酸銀溶液試驗(yàn)法：將兩種氣體分別通入稀AgNO3溶液中，觀察現(xiàn)象。若溶液中無明顯現(xiàn)象，被檢驗(yàn)的氣體為NO2；若溶液中生成淡黃色沉淀，被檢驗(yàn)的氣體為溴蒸氣。
（3）有機(jī)溶劑溶解：分別將兩種氣體通入汽油中，氣體不溶解的為NO2，得到橙色溶液的原氣體為溴蒸氣。
【特別提醒】不能用濕潤的KI－淀粉試紙檢驗(yàn)，因?yàn)閮煞N氣體都能使試紙變藍(lán)色。
3．氮氧化物的吸收
（1）堿液吸收法：利用堿性溶液將氮氧化物轉(zhuǎn)化為硝酸鹽或亞硝酸鹽
①2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O
②NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O
（2）催化還原法：利用還原劑將氮氧化物還原成無毒的氮?dú)?br>①6NO+4NH35N2+6H2O
②CH4+4NO2N2+CO2+2H2O
③4H2+2NO2N2+4H2O
④2H2+2NON2+2H2O
【誤區(qū)警示】NO、NO2均不屬于酸性氧化物。酸性氧化物是能夠與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，而且生成的鹽是該氧化物同價(jià)態(tài)的含氧酸所對應(yīng)的鹽。NO不能與堿反應(yīng)，NO2與NaOH溶液的反應(yīng)為2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O。但由于生成的不是相應(yīng)的鹽，因此二氧化氮也不是酸性氧化物。
考法02 氮氧化物溶于水的有關(guān)計(jì)算
【典例2】（2022·深圳高一檢測）在一定條件下，將6體積的NO2和一定體積的NO置于試管中，并將試管倒置于水中，當(dāng)通入4.5體積的O2充分反應(yīng)后，剩余1.5體積氣體，則原NO體積可能為（）。
①3體積②4體積③5體積④5.5體積⑤2體積
A．③ B．⑤ C．④或⑤ D．②或⑤
【知識(shí)拓展】氮的氧化物溶于水的計(jì)算
1．反應(yīng)原理
（1）基本反應(yīng)
①3NO2+H2O2HNO3+NO
②2NO+O22NO2
（2）推導(dǎo)反應(yīng)
①反應(yīng)①×2+②?4NO2+O2+2H2O4HNO3
②反應(yīng)①×2+②×3?4NO+3O2+2H2O4HNO3
2．計(jì)算類型及方法
（1）NO2溶于水的計(jì)算
（2）NO2、O2溶于水的計(jì)算
（3）NO、O2溶于水的計(jì)算
（4）NO2、NO、O2溶于水的計(jì)算
【方法導(dǎo)引】電子守恒法
當(dāng)NOx轉(zhuǎn)化為硝酸時(shí)要失去電子，如果是NOx與O2混合，則反應(yīng)中O2得到的電子數(shù)與NOx失去的電子數(shù)相等。
分層提分
題組A 基礎(chǔ)過關(guān)練
1．水體中部分含氮有機(jī)物的循環(huán)過程如圖，其中屬于氮的固定的是（）。
A．⑤⑥ B．①② C．③④ D．只有⑤
2．為除去混入NO中的少量NO2，應(yīng)將氣體通過（）。
A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液 C．H2O D．濃硫酸
3．大家在吃薯?xiàng)l等膨化食品時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)袋子里東西并不多卻鼓鼓囊囊的，袋子里填充的是食品級的氮?dú)舛强諝?。主要作用有三個(gè)方面：①延長食品的保質(zhì)期；②可以抵御外界潮氣的侵入；③保護(hù)食品不被壓碎。
下列關(guān)于N2性質(zhì)的敘述中錯(cuò)誤的是（）。
A．氫氣在氮?dú)庵心苋紵?br> B．氮?dú)饧染哂醒趸?，又具有還原性
C．將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)變成含氮化合物屬于氮的固定
D．氮?dú)馀c氧氣在一定條件下反應(yīng)生成一氧化氮
4．尾號限行制度是為了緩解城市交通壓力、改善空氣質(zhì)量而催生的一種交通制度。下列氣體中，主要來自汽車尾氣并能形成“酸雨”的是（）。
A．O2 B．N2 C．CO2 D．NO2
5．已知有如下3個(gè)反應(yīng)：①N2+O22NO；②2NO+O22NO2；③6NO+4NH35N2+6H2O。由此可判斷，在通常情況下N2、NO、NH3的還原性強(qiáng)弱順序是（）。
A．NH3＞NO＞N2 B．NO＞NH3＞N2
C．NO＞N2＞NH3 D．NH3＞N2＞NO
6．（2022·溫州高一檢測）某研究小組借助如圖裝置收集NO氣體，正確的操作是（）。
A．從①口進(jìn)氣，用排水法集氣
B．從①口進(jìn)氣，用排氣法集氣
C．從②口進(jìn)氣，用排水法集氣
D．從②口進(jìn)氣，用排氣法集氣
7．為了有效實(shí)現(xiàn)NO和NO2的相互轉(zhuǎn)化，設(shè)計(jì)如圖實(shí)驗(yàn)：按圖組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，并檢查裝置氣密性，實(shí)驗(yàn)前用排水法收集半瓶NO氣體。
（1）打開止水夾，推動(dòng)針筒活塞，使O2進(jìn)入燒瓶。關(guān)上止水夾，首先觀察到燒瓶中的現(xiàn)象為_______________，產(chǎn)生此現(xiàn)象的化學(xué)方程式為_________________。
（2）輕輕搖動(dòng)燒瓶，觀察到燒瓶中的現(xiàn)象為：
①_______________________________________；
②________________________________________。
產(chǎn)生此現(xiàn)象的化學(xué)方程式為____________________________________。
8．氮氧化物會(huì)嚴(yán)重污染大氣，所以實(shí)驗(yàn)室必須對含有氮氧化物的廢氣進(jìn)行處理。用NaOH溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應(yīng)化學(xué)方程式如下：
①NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O
②2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O
（1）在反應(yīng)①中，參加反應(yīng)的氧化劑和還原劑的質(zhì)量之比為__________________。
（2）在反應(yīng)②中，氧化產(chǎn)物是______，還原產(chǎn)物是______（填化學(xué)式）。
（3）在反應(yīng)①②中，參加反應(yīng)的NaOH均為2ml時(shí)，兩個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)的關(guān)系是①______②（填“＞”“＝”或“＜”）。
題組B 能力提升練
1．（2022·福州高一檢測）下列說法正確的是（）。
A．實(shí)驗(yàn)室能用排空氣法收集N2、NO和NO2
B．NO為紅棕色氣體，NO2為無色氣體
C．除去NO中的NO2氣體可以使混合氣體通過蒸餾水
D．NO、NO2、N2O4、N2O5都屬于酸性氧化物
2．（2022·河北邯鄲高一下期中）氮元素在海洋中的循環(huán)是整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，海洋中無機(jī)氮的循環(huán)過程如下圖所示，下列說法正確的是（）。
A．①～⑤均發(fā)生了氧化還原反應(yīng)
B．③、④反應(yīng)均屬于氮的固定
C．NH4+、NO2－、NO3－的含量影響海洋生物的生長
D．生物死亡后，氮不會(huì)參與海洋中的氮循環(huán)
3．某無色的混合氣體可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的幾種，將100mL該氣體經(jīng)過如圖實(shí)驗(yàn)的處理，結(jié)果得到酸性溶液，而幾乎無氣體剩余，則此氣體的組成為（）。
A．NH3、NO2、N2 B．NH3、NO、CO2
C．NH3、NO2、CO2 D．NO、CO2、N2
4．將等體積的NO2和N2的混合氣體置于試管中，并將試管倒立于水槽中，充分反應(yīng)后，剩余氣體的體積約為原總體積的（）。
A． B． C． D．
5．（2022·湖州高一檢測）近年來，利用半導(dǎo)體光催化實(shí)現(xiàn)還原氮?dú)庵苽浒睔庖鹑澜鐦O大關(guān)注。如圖是在半導(dǎo)體光催化的作用下，N2被光催化材料捕獲進(jìn)而被還原實(shí)現(xiàn)“N2→NH3”的轉(zhuǎn)化示意圖。下列說法正確的是（）。
A．此方法不屬于人工固氮技術(shù)
B．由轉(zhuǎn)化示意圖可知，氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)很活潑
C．該反應(yīng)過程中有極性鍵的斷裂和形成
D．該反應(yīng)的化學(xué)方程式是N2+3H22NH3
6．（2021~2022學(xué)年甘肅嘉陵關(guān)市高一上學(xué)期期末）綠水青山是習(xí)近平總書記構(gòu)建美麗中國的偉大構(gòu)想，某工廠擬綜合處理含NH4+廢水和工業(yè)廢氣（主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考慮其他成分），設(shè)計(jì)了如圖流程。已知：NO+NO2+2OH－2NO2－+H2O，下列說法正確的是（）。
A．固體1中主要含有CaCO3、CaSO4
B．X可以是空氣，且需過量
C．捕獲劑所捕獲的氣體主要是CO
D．處理含NH4+廢水時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)：NH4++5NO2－+4H+6NO↑+4H2O
7．某校化學(xué)興趣小組用如圖裝置驗(yàn)證NO2的氧化性和NO的還原性。
已知：①裝置甲中發(fā)生的反應(yīng)為Cu+4HNO3（濃）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O。
②硝酸具有揮發(fā)性，可將I－氧化成I2。
請回答下列問題：
（1）裝置乙中的現(xiàn)象是_____________________。
（2）說明NO具有還原性的操作和現(xiàn)象是_____________________。
（3）小組一成員對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提出了疑問，他認(rèn)為乙中的現(xiàn)象不足以證明NO2的氧化性，他的理由是_______。
（4）小組另一成員為探究NO2的氧化性，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)（如圖所示）。
由圖B和圖C中的現(xiàn)象寫出NO2和SO2反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________________。
8．（2022·常州高一檢測）汽車尾氣主要含有CO2、CO、SO2、NOx（氮氧化物）等物質(zhì)，這種尾氣逐漸成為城市空氣污染的主要來源之一，根據(jù)NOx的性質(zhì)特點(diǎn)，已開發(fā)出多種化學(xué)治理氮氧化物污染的方法。
（1）氮氧化物與環(huán)境問題密切相關(guān)，可導(dǎo)致_______、_______等問題（任填兩條）。
（2）已知某硝酸廠排放的尾氣中NO、NO2的體積比為1∶1，該廠采用NaOH溶液來處理該尾氣，處理后所得溶液中只有一種含氮的鈉鹽。則該含氮的鈉鹽中，氮元素的化合價(jià)為_______。
（3）某氮氧化物和CO在催化劑的作用下充分反應(yīng)，生成N2和CO2，可消除CO與該氮氧化物的污染。若測得N2和CO2的物質(zhì)的量之比為1∶2，則該氮氧化物的化學(xué)式是_____________________。
（4）用氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體，例如：8NH3+6NO27N2+12H2O。該反應(yīng)中的氧化劑是_______，還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物的質(zhì)量之比為_______。如果用氨來處理NO，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。
題組C 培優(yōu)拔尖練
1．（2022·延安高一期末檢測）事實(shí)上，很多非金屬氧化物在一定條件下都能與Na2O2反應(yīng)，且反應(yīng)極有規(guī)律。如：Na2O2+SO2Na2SO4，2Na2O2+2SO32Na2SO4+O2。據(jù)此，你認(rèn)為下列反應(yīng)方程式中正確的是（）。
①2Na2O2+2N2O54NaNO3+O2↑
②Na2O2+2NO22NaNO2+O2
③2Na2O2+2N2O34NaNO2+O2
④Na2O2+N2O42NaNO3
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
2．已知Cu（NO3）2在某一溫度下受熱分解的化學(xué)方程式為2Cu（NO3）22CuO+4NO2↑+O2↑，少量的Cu（NO3）2固體放入試管中加熱，然后用帶火星的木條放入試管中，木條復(fù)燃。下列說法正確的是（）。
A．NO2能支持燃燒
B．NO2不能支持燃燒
C．木條復(fù)燃是因?yàn)橄跛徙~分解產(chǎn)生了氧氣的緣故
D．以上說明均不正確
3．（江蘇省揚(yáng)州市2021~2022學(xué)年高一下學(xué)期期中調(diào)研）用石灰乳吸收硝酸工業(yè)的尾氣（含NO、NO2）可獲得Ca（NO2）2，其部分工藝流程如下：
下列說法不正確的是（）。
A．吸收時(shí)主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為NO+NO2+Ca（OH）2Ca（NO2）2+H2O
B．將石灰乳改為澄清石灰水吸收效率將會(huì)增大
C．采用氣液逆流接觸有利于尾氣中NO、NO2的充分吸收
D．若尾氣中n（NO2）∶n（NO）＜1∶1，吸收后排放的氣體中NO含量升高
4．（2022·湖南選擇考）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些生物酶體系可以促進(jìn)H+和e－的轉(zhuǎn)移（如a、b和c），能將海洋中的NO2－轉(zhuǎn)化為N2進(jìn)入大氣層，反應(yīng)過程如圖所示。
下列說法正確的是（）。
A．過程Ⅰ中NO2－發(fā)生氧化反應(yīng)
B．a(chǎn)和b中轉(zhuǎn)移的e－數(shù)目相等
C．過程Ⅱ中參與反應(yīng)的n（NO）∶n（NH4+）＝1∶4
D．過程Ⅰ→Ⅲ的總反應(yīng)為NO2－+NH4+N2↑+2H2O
5．將1.25ml的NO、NO2、N2O4混合物（其中NO的體積分?jǐn)?shù)為0.60）通入水中，在空氣充足的條件下完全反應(yīng)后可獲得硝酸的物質(zhì)的量可能是（）。
A．1.25ml B．1.50ml C．1.75ml D．2.00ml
6．（2022·吉林白山高一上期末檢測）標(biāo)準(zhǔn)狀況下，分別將充滿下列氣體的容器倒扣于水槽中（設(shè)氣體不發(fā)生擴(kuò)散），充分反應(yīng)后，瓶內(nèi)溶液的物質(zhì)的量濃度不等于ml?L－1（約0.045ml?L－1）的是（）。
A．HCl B．NO2、O2 C．SO2、N2 D．NO2
7．某課外活動(dòng)小組類比Mg與CO2反應(yīng)探究鎂與NO2的反應(yīng)。設(shè)計(jì)如下圖實(shí)驗(yàn)（用于連接玻璃管的乳膠管均內(nèi)襯錫紙）。
資料信息：Ⅰ．2Mg+CO22MgO+C。
Ⅱ．2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O。
（1）實(shí)驗(yàn)室一般用銅和濃硝酸反應(yīng)制備NO2：Cu+4HNO3（濃）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O，應(yīng)該選用的氣體發(fā)生裝置為_______（填字母）。
（2）Mg與NO2反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________。
（3）裝置A中的試劑是___________。
（4）干燥管的作用是_________________，裝置B的作用是_______________。
（5）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)正確的操作步驟是________（填字母）。
A．通入NO2
B．打開彈簧夾
C．點(diǎn)燃酒精燈
D．當(dāng)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)充滿紅棕色氣體后，關(guān)閉彈簧夾
8．（2021?上海寶山區(qū)高一上期末）已知NO2與NaOH溶液反應(yīng)：2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O，NO和NO2可一起與NaOH溶液作用：NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O，現(xiàn)用VL某燒堿溶液能完全吸收nmlNO2和mmlNO組成的混合氣體。
（1）所用燒堿溶液的物質(zhì)的量濃度至少為________ml/L。
（2）若所得溶液中c（NO3－）∶c（NO2－）＝1∶9，則原混合氣體中NO2和NO的物質(zhì)的量之比n∶m＝________。
（3）用含n和m的代數(shù)式表示所得溶液中NO3－和NO2－離子濃度的比值c（NO3－）∶c（NO2－）＝________。
課程標(biāo)準(zhǔn)
課標(biāo)解讀
1．了解氮的固定及其類型，認(rèn)識(shí)其在生產(chǎn)中的意義。
2．了解氮?dú)獾闹饕再|(zhì)，認(rèn)識(shí)合成氨在氮的循環(huán)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要意義。
3．了解氮氧化物的主要性質(zhì)。
1．能從物質(zhì)類別和元素化合價(jià)的角度，預(yù)測氮?dú)饧暗难趸锏男再|(zhì)及轉(zhuǎn)化。
2．通過二氧化氮與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究是進(jìn)行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。
實(shí)驗(yàn)步驟
①在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器。
②打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現(xiàn)象。振蕩注射器，再觀察現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
__________________
氣體變?yōu)開_____色，再振蕩后氣體又變?yōu)開_____色，同時(shí)注射器的活塞____________。
原因解釋
__________________
NO與O2反應(yīng)生成______，氣體變?yōu)開_____色；振蕩后NO2溶于水生成_____和______，氣體又變?yōu)開____色，同時(shí)氣體的總體積有所_____。
NO
NO2
色、味、態(tài)
無色、無味氣體
紅棕色、有刺激性氣味氣體
毒性
有毒，大氣污染物之一
有毒，大氣污染物之一
水溶性
難溶
易溶且與水反應(yīng)
與氧氣反應(yīng)
2NO+O2NO2
與水反應(yīng)
3NO2+H2O2HNO3+NO
與氧氣、水作用
4NO+3O2+2H2O4HNO3
4NO2+O2+2H2O4HNO3
氧化性
有氧化性，但通常表現(xiàn)強(qiáng)還原性
能氧化S2－、I－、Fe2+等離子，
NO2能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍(lán)
A
B
C

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